學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁南京大學(xué)金陵學(xué)院

《機(jī)器學(xué)習(xí)工程實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、ROS中的服務(wù)（Service）通信模式常用于請(qǐng)求-響應(yīng)類型的交互。假設(shè)有一個(gè)機(jī)器人的導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)提供了一個(gè)獲取當(dāng)前位置的服務(wù)，其他節(jié)點(diǎn)可以向其發(fā)送請(qǐng)求并獲取響應(yīng)。以下關(guān)于ROS服務(wù)通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.服務(wù)通信是一對(duì)一的，即一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求只能由一個(gè)服務(wù)提供者響應(yīng)B.服務(wù)請(qǐng)求和響應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是在定義服務(wù)時(shí)確定的，并且在通信過程中不能更改C.服務(wù)通信的響應(yīng)時(shí)間通常比話題通信更快，因?yàn)樗侵苯拥恼?qǐng)求-響應(yīng)模式D.多個(gè)服務(wù)請(qǐng)求可以同時(shí)發(fā)送給同一個(gè)服務(wù)提供者，服務(wù)提供者會(huì)按照發(fā)送的順序依次處理2、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)需要長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)機(jī)器人需要在無人值守的情況下連續(xù)工作數(shù)周甚至數(shù)月。以下哪種措施和技術(shù)的應(yīng)用能夠最大程度地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和軟件容錯(cuò)機(jī)制B.定期重啟系統(tǒng)和更新軟件C.不采取任何特別措施，依靠系統(tǒng)自身D.減少功能模塊，降低系統(tǒng)復(fù)雜度3、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的路徑跟蹤控制時(shí)，如果傳感器噪聲較大，會(huì)對(duì)控制效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.路徑跟蹤精度下降B.路徑跟蹤速度加快C.控制效果不受影響D.系統(tǒng)自動(dòng)濾波降噪4、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性要求在某些應(yīng)用中非常嚴(yán)格。假設(shè)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人需要在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的抓取操作。以下哪種技術(shù)能夠確保系統(tǒng)滿足這種實(shí)時(shí)性要求？（）A.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核B.硬件加速C.并行計(jì)算D.以上技術(shù)綜合應(yīng)用5、假設(shè)在一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景中，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行精確規(guī)劃和控制。使用ROS提供的工具和功能，以下哪種方法能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？該場(chǎng)景中機(jī)器人需要避開多個(gè)動(dòng)態(tài)障礙物，并在有限的時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定目標(biāo)位置，同時(shí)滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束。A.手動(dòng)編寫運(yùn)動(dòng)控制代碼B.使用ROS中的MoveIt框架C.基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行軌跡試錯(cuò)D.隨機(jī)生成運(yùn)動(dòng)軌跡6、ROS中的動(dòng)作服務(wù)器可以提供反饋信息。當(dāng)動(dòng)作執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常，以下哪種反饋信息對(duì)故障診斷最有幫助？（）A.錯(cuò)誤代碼B.詳細(xì)的錯(cuò)誤描述C.動(dòng)作執(zhí)行的中間狀態(tài)D.以上反饋信息都很重要7、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，以下哪種仿真軟件通常與ROS結(jié)合使用？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.MuJoCo。假設(shè)需要在虛擬環(huán)境中對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和力學(xué)特性進(jìn)行精確模擬，以驗(yàn)證控制算法和規(guī)劃策略的有效性，上述哪個(gè)仿真軟件能夠提供更真實(shí)和全面的仿真支持，并說明其與ROS的集成方法和應(yīng)用場(chǎng)景8、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人的過程中，需要對(duì)機(jī)器人的軟件進(jìn)行可維護(hù)性和可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。以下哪種架構(gòu)和設(shè)計(jì)原則能夠提高代碼的可維護(hù)性和未來的功能擴(kuò)展能力？（）A.緊密耦合的架構(gòu)，功能集中在少數(shù)模塊B.分層架構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，遵循接口規(guī)范C.混亂的代碼結(jié)構(gòu)，不考慮設(shè)計(jì)原則D.不考慮可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，只關(guān)注當(dāng)前功能實(shí)現(xiàn)9、在基于ROS的機(jī)器人自主探索任務(wù)中，如果環(huán)境建模不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)探索效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.機(jī)器人可能重復(fù)探索已訪問區(qū)域或錯(cuò)過重要區(qū)域B.探索效率提高，更快完成任務(wù)C.機(jī)器人能夠準(zhǔn)確避開障礙物D.系統(tǒng)自動(dòng)重新建模10、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于救援任務(wù)的機(jī)器人，需要具備在惡劣環(huán)境下的自主導(dǎo)航和通信能力。以下哪種導(dǎo)航算法和通信技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.慣性導(dǎo)航和衛(wèi)星通信B.基于地標(biāo)識(shí)別的導(dǎo)航和短波通信C.磁導(dǎo)航和無線Mesh網(wǎng)絡(luò)D.以上都有可能11、ROS中的動(dòng)作客戶端（ActionClient）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.active回調(diào)函數(shù)B.done回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是12、ROS中的感知功能對(duì)于機(jī)器人與環(huán)境的交互至關(guān)重要。假設(shè)機(jī)器人需要識(shí)別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術(shù)在ROS中可能被應(yīng)用？（）A.語音識(shí)別B.機(jī)器視覺C.紅外感知D.超聲波感知13、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個(gè)用于考古挖掘的機(jī)器人時(shí)，需要考慮對(duì)文物的保護(hù)和精細(xì)操作。以下哪種控制方式和工具可能會(huì)被用于考古挖掘？（）A.力控操作和精細(xì)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃B.視覺引導(dǎo)和觸覺反饋C.無損檢測(cè)技術(shù)和文物保護(hù)算法D.以上都有可能14、機(jī)器人的視覺系統(tǒng)在不同光照條件下可能會(huì)出現(xiàn)性能下降。假設(shè)機(jī)器人需要在戶外環(huán)境中工作，白天和夜晚的光照差異較大。以下哪種方法能夠提高視覺系統(tǒng)在不同光照條件下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性？（）A.多光源照明B.自動(dòng)曝光和白平衡調(diào)整C.光照不變特征提取D.以上方法均可15、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的任務(wù)規(guī)劃時(shí)，需要考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和資源分配。假設(shè)同時(shí)有多個(gè)任務(wù)等待執(zhí)行，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度策略的選擇，正確的是：（）A.采用先來先服務(wù)（FCFS）策略，簡(jiǎn)單公平B.基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度策略，優(yōu)先執(zhí)行重要任務(wù)C.隨機(jī)調(diào)度策略，避免任務(wù)餓死D.以上調(diào)度策略都不適合機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃16、ROS中的Gazebo是一個(gè)常用的機(jī)器人仿真環(huán)境。假設(shè)需要在Gazebo中模擬一個(gè)具有復(fù)雜物理特性的機(jī)器人和環(huán)境，以下關(guān)于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，無法處理復(fù)雜的物理交互B.在Gazebo中進(jìn)行仿真時(shí)，不需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實(shí)際機(jī)器人的行為完全一致，無需進(jìn)一步驗(yàn)證17、在ROS框架下，對(duì)于機(jī)器人的傳感器融合算法，以下哪種方法能夠處理不同傳感器的采樣頻率差異？（）A.時(shí)間戳對(duì)齊B.卡爾曼濾波C.數(shù)據(jù)插值D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人配備了多種采樣頻率不同的傳感器，如激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元，需要將它們的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確融合，上述哪種方法能夠有效地解決采樣頻率不一致的問題，并詳細(xì)說明其原理和在ROS中的實(shí)現(xiàn)18、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，以下哪種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議的組合是較為合適的？（）A.Wi-Fi與TCP/IPB.藍(lán)牙與UDPC.Zigbee與HTTPD.4G與FTP請(qǐng)分析每個(gè)選項(xiàng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制中的性能、穩(wěn)定性和適用范圍19、ROS中的服務(wù)可以有多個(gè)客戶端同時(shí)請(qǐng)求，這種特性被稱為（）（）A.一對(duì)多服務(wù)B.多對(duì)一服務(wù)C.多對(duì)多服務(wù)D.一對(duì)一服務(wù)20、機(jī)器人操作系統(tǒng)的安全性是至關(guān)重要的。假設(shè)機(jī)器人在與人密切合作的工作環(huán)境中運(yùn)行。以下哪種安全機(jī)制能夠有效地檢測(cè)和避免機(jī)器人與人或其他物體的碰撞？（）A.基于激光雷達(dá)的碰撞檢測(cè)B.基于視覺的碰撞檢測(cè)C.基于力傳感器的碰撞檢測(cè)D.以上方法結(jié)合使用21、在ROS中，用于發(fā)布和訂閱話題（Topic）的編程語言可以是（）（）A.C++B.PythonC.兩者皆可D.以上都不是22、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間通過話題（Topic）進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)布的話題消息頻率過高，可能會(huì)導(dǎo)致什么問題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點(diǎn)處理不過來，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應(yīng)速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對(duì)系統(tǒng)沒有明顯影響23、在機(jī)器人的軟件開發(fā)中，需要遵循一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以提高代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人項(xiàng)目涉及多個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)。以下哪種軟件開發(fā)方法和規(guī)范最適合這種情況？（）A.敏捷開發(fā)方法B.瀑布開發(fā)模型C.面向?qū)ο缶幊桃?guī)范D.以上方法和規(guī)范結(jié)合使用24、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制時(shí)，需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄浴Ｒ韵履姆N加密和認(rèn)證方法能夠有效地保護(hù)通信內(nèi)容不被竊取和篡改？（）A.不進(jìn)行加密和認(rèn)證B.使用簡(jiǎn)單的對(duì)稱加密算法C.采用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）進(jìn)行加密和認(rèn)證D.依靠網(wǎng)絡(luò)防火墻進(jìn)行保護(hù)25、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）主要用于存儲(chǔ)什么類型的數(shù)據(jù)？（）（）A.常量B.變量C.配置參數(shù)D.以上都不是二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）ROS中的虛擬環(huán)境訓(xùn)練方法。2、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)高效的消息隊(duì)列管理？3、（本題5分）ROS中的目標(biāo)識(shí)別和跟蹤是如何實(shí)現(xiàn)的？4、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能物流搬運(yùn)？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）開發(fā)一個(gè)使用ROS的黑魚養(yǎng)殖場(chǎng)黑魚抓捕機(jī)器人的靈活抓捕與存儲(chǔ)系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的林蛙養(yǎng)殖場(chǎng)林蛙監(jiān)測(cè)與保護(hù)機(jī)器人的棲息地監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。3、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的舞臺(tái)燈光調(diào)整機(jī)器人的燈光布局與效果控制系統(tǒng)。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)在ROS中的玩具廠組裝機(jī)器人的零件組裝與檢測(cè)系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于ROS的海白菜養(yǎng)殖場(chǎng)海白菜收集與處理機(jī)器人的快速收集與處理系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在機(jī)器人參與的災(zāi)難救援場(chǎng)景中，如地震、火災(zāi)等，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何快速適應(yīng)惡劣的